Vasil William Dhimitri/
Kanceri i gjirit është një nga sëmundjet më të shpeshta dhe më vdekjeprurëse te gratë, dhe shumë prej metodave të zakonshme të diagnostikimit, si rrezet X dhe skaneri CT, identifikojnë ndryshimet në inde kryesisht kur sëmundja ka përparuar, duke kufizuar mundësitë e trajtimit. Një qasje më e hershme dhe më e paqtë për pacientin është analiza në gjak e biomarkerit HER2, një receptor i familjes EGFR që, kur shprehet tepër, lidhet me tipe më agresive të kancerit të gjirit [1-3]. Në qelizat e shëndetshme, HER2 është i pranishëm, por në qelizat kancerogjene niveli i tij mund të rritet 40-100 herë; në serumet e shëndetshme zakonisht gjendet rreth 4-14 ng/mL, ndërsa te pacientet me kancer mund të arrijë 14-75 ng/mL, çka e bën një shënjues të matshëm dhe të besueshëm për diagnozë dhe ndjekje [1]. Aktivizimi i tij ndez dy rrugë të rëndësishme sinjalizuese, PI3K/AKT dhe RAF/MEK/MAPK, që nxisin rritjen, mbijetesën dhe ecurinë e ciklit qelizor; për këtë arsye, identifikimi i saktë i HER2 në gjak është thelbësor për vendimmarrje klinike të shpejtë [2,3].
Rezonanca plazmonike sipërfaqësore (SPR) është një teknologji optike e thjeshtë për përdoruesin, pa etiketa kimike dhe në kohë reale, që mat ndryshime shumë të vogla në indeksin e thyerjes kur molekulat lidhen mbi një sipërfaqe metalike–zakonisht ar–të funksionalizuar me antitrupa anti-HER2 [3,7,8]. Në praktikë, një rreze lazer përqendrohet përmes një sistemi optik drejt një çipi të veshur me ar, mbi të cilin janë imobilizuar antitrupat që “kapin” molekulat e HER2 nga serumi. Vetë lidhja e HER2 me këta antitrupa ndryshon mënyrën se si drita pasqyrohet nga sipërfaqja metalike dhe ky ndryshim shndërrohet nga detektorë–një fotodiodë për regjistrime në kohë reale ose një kamerë CCD për lexime këndore–në sinjale të kuantifikueshme. Sa më shumë HER2 të lidhet, aq më i fortë bëhet sinjali, dhe laboratorët mund të nxjerrin jo vetëm sasinë, por edhe të dhëna kinetike të dobishme mbi shpejtësinë e lidhjes e çlirimit, shpesh të modeluara me qasjen Langmuir 1:1 [5,9]. Ky është një përfitim i madh krahasuar me teknikat tradicionale, sepse matja ndodh pa hapa të shumtë etiketimi, me pak përgatitje mostre dhe me rezultat të menjëhershëm [3-5].
Rruga nga matjet në gjak tek rezultati është e drejtpërdrejtë. Mostrat mblidhen, lejohen të mpiksen për një periudhë të shkurtër dhe centrifugohen për të marrë serum, i cili hollohet në PBS dhe trajtohet me detergjentë të butë për të ulur lidhjet jo specifike [3,10,11]. Laboratori përgatit standarde HER2 në intervalin 1-30 ng/mL dhe përdor kontrolle nga serum i shëndetshëm për bazë referimi, ndërsa për të provuar specifikën e sistemit shpesh shtohen në disa mostra proteina të tjera të zakonshme në gjak si p53, albumina humane apo transferina, si dhe molekula të vogla si glukoza dhe acidi askorbik [1,5,8,10]. Vetë çipi i arit përgatitet me një shtresë lidhëse kimike (MUA), e aktivizuar me EDC/NHS, ku lidhen antitrupat anti-HER2; vendet e mbetura bllokohen me BSA ose etanolaminë, në mënyrë që sinjali të vijë pothuajse ekskluzivisht nga lidhja e synuar [10]. Fillimisht mund të realizohet një test “direkt”, ku serumet kalojnë mbi sipërfaqe me një rrjedhë të kontrolluar dhe pas shpëlarjes matet sinjali; më pas, për ndjeshmëri të shtuar, përdoret një format “sanduiç”, duke shtuar një antitrup të dytë të biotiniluar dhe më pas nanogrimca ari të lidhura me streptavidinë, të cilat shumëfishojnë përgjigjen optike [10]. Kjo skemë e dytë zakonisht sjell një përmirësim të dukshëm të ndjeshmërisë dhe stabilitetit të leximeve.
Literatura e deritanishme është inkurajuese. Janë raportuar kufij zbulimi deri në 0.457 ng/mL dhe 3.8 ng/mL, shumë poshtë pragut klinik 15 ng/mL për raste HER2-pozitive, ndërsa formatet “sanduiç” të shoqëruara me nanogrimca ari mund të zbresin deri rreth 180 pg/mL, duke mundësuar identifikimin e niveleve shumë të ulëta të biomarkerit në serum [1,10]. Analizat kinetike tregojnë afinitet të lartë mes HER2 dhe antitrupave të tij (p.sh., ka ≈ 0.0295 mL/ng), dhe sensorët me polimere të stampuara në mënyrë molekulare (NanoMIP) kanë ofruar edhe më shumë ndjeshmëri, me konstante ekuilibri në rend piko-molar, çka i bën jashtëzakonisht të përshtatshëm për matje të sakta klinike [1,5]. Këto rezultate marrin vlerë të veçantë duke qenë se procedura është e shpejtë, riprodhueshmëria e lartë dhe interpretimi i të dhënave–qoftë përmes kurbave këndore, qoftë përmes sensorgramit–është i qartë dhe i standardizueshëm në softuerë të gjerë si TraceDrawer dhe ImageJ [3,10,12,13].
Megjithatë, SPR nuk është e lirë për t’u implementuar menjëherë në çdo vend. Pajisjet klinike me kapacitet të lartë mund të kushtojnë nga 120 deri në 250 mijë dollarë amerikanë; vetë çipat për matje janë përbërës konsumi dhe kushtojnë rreth 90 dollarë secili, ndërsa antitrupat e specializuar kanë çmime të larta–p.sh. 500 mikrogramë mund të shkojnë rreth 2,443 dollarë kanadezë [9]. Kur krahasohen këto kosto me koston e trajtimit të sëmundjes në faza të vona, çështja ndryshon: në Kanada, menaxhimi i një rasti në fazën I mesatarisht i kushton sistemit rreth 15,588 CAD, ndërsa në fazën IV mund të tejkalojë 137,319 CAD; diferenca afro 121,731 CAD për rast e bën zbulimin e hershëm një investim që kthehet shumëfish [6]. Duke pasur rreth 28,900 raste të reja në vit (2022), kursimet potenciale kombëtare që mundëson zbatimi i gjerë i zbulimit të hershëm janë marramendëse, në rend miliardash dollarë kanadezë [6,18].
Kostot ekonomike lidhen edhe me koston mjedisore. Prodhimi i xhamit borosilikat kërkon energji të lartë; furnarët industrialë raportojnë emetime të konsiderueshme CO₂ për ton xhami, ndërsa nxjerrja e silicit dhe përpunimi i tij mund të dëmtojë ekosistemet pyjore dhe ujore [19,21,22]. Shtresimi i kromit dhe arit mbi çip bëhet me procese energjivore si avullimi termik ose sputtering; vetë miniera e arit ka gjurmë të lartë karboni në nivel global dhe kombëtar [20,23-25]. Nëse çipat përdoren një herë dhe hidhen, mbetjet rriten dhe kostot shkojnë lart: një institucion me 10,000 çipa në vit shpenzon vetëm për to rreth 900 mijë dollarë amerikanë, pa llogaritur antitrupat [9]. Përballë kësaj, hapat “të gjelbër” po provohen e po funksionojnë: polimerët e stampuar në mënyrë molekulare (MIBP/NanoMIP), bazuar në polidopaminë ose polinorepinefrinë, zëvendësojnë antitrupat si receptorë sintetikë, janë më të qëndrueshëm, kanë jetëgjatësi të lartë dhe vendosen direkt mbi ar pa kimikate të ndërlikuara, ndërsa mund të hiqen butësisht me 3.5% hipoklorit natriumi, duke lejuar ripërdorimin e të njëjtit çip deri në dhjetë herë. Studimet me prova statistikore (t-test dhe ANOVA) tregojnë që performanca mbetet e qëndrueshme nga një përdorim në tjetrin, duke ulur koston dhe mbeturinat rreth 90% dhe duke e sjellë shpenzimin vjetor nga 900,000 USD në afro 90,000 USD për të njëjtën sasi analizash [26]. Edhe vetë nanogrimcat mund të prodhohen me rrugë “të gjelbra”, duke përdorur ekstrakte bimore në vend të reduktuesve toksikë; kompozitet argjend/oksid grafeni të reduktuar (Ag/rGO) përmirësojnë stabilitetin dhe ndjeshmërinë plazmonike, ndërsa zvogëlojnë mbetjet e rrezikshme dhe koston [27].
Krahasuar me teknikat e njohura si ELISA, IHC dhe FISH, SPR fiton terren sepse ofron ndjeshmëri të lartë, lexime në kohë reale, më pak hapa dhe pa etiketa fluoreshente ose enzimatike që kërkojnë kohë dhe staf të specializuar. Ndërsa metodat klasike mbeten të vlefshme për konfirmim histologjik ose gjenetik, ato shpesh janë më të ngadalta, më të shtrenjta dhe më të prira ndaj gabimeve të interpretimit, veçanërisht kur duhen marrë vendime të shpejta klinike. SPR, përkundrazi, përshtatet mirë me laboratorët spitalorë që kërkojnë përgjigje të shpejta dhe me qendra që synojnë zgjidhje “pikë-kujdesi”, madje edhe me platforma që matin njëkohësisht disa biomarkera [1,3-5,29].
Sfida të caktuara mbeten: optika duhet të jetë e kalibruar mirë, funksionalizimi i sipërfaqes kërkon kujdes dhe standardizim, dhe për nivele shumë të ulëta HER2 formatet “sanduiç” me antitrup të dytë e nanogrimca shpesh janë të nevojshme. Po kështu, përhapja e gjerë kërkon një kornizë të drejtë të çmimeve dhe shmangie të modeleve monopoliste të furnizimit me çipa dhe reagentë. Por trendi është premtues: me çipa të ripërdorshëm të bazuar në MIBP dhe sintezë të gjelbër të nanogrimcave, kostoja bie, gjurma mjedisore zvogëlohet dhe teknologjia bëhet më e arritshme. Në horizont shfaqen pajisje të miniaturizuara e portative, që një ditë mund të mundësojnë skrining të shpejtë edhe jashtë laboratorit, duke e afruar diagnostikimin atje ku jetojnë njerëzit [26-27,29].
Në përfundim, SPR paraqet një rrugë të fuqishme, të shpejtë dhe të përballueshme për matjen e HER2 në serum, me ndjeshmëri që zbret poshtë pragut klinik, me aftësinë për të gjeneruar të dhëna kinetike në kohë reale dhe me potencial të dukshëm për të kursyer kosto e për të shpëtuar jetë përmes zbulimit të hershëm. Kur shoqërohet me alternativa të qëndrueshme si receptorë sintetikë të stampuar molekularisht dhe me prodhim “të gjelbër” të nanogrimcave, kjo qasje bëhet jo vetëm një fitore klinike, por edhe një hap përpara drejt një sistemi shëndetësor më të drejtë e më miqësor me mjedisin. Nëse spitalet dhe politikat shëndetësore i japin përparësi integrimit të këtyre teknologjive, përfitimet shëndetësore, ekonomike dhe shoqërore do të jenë të shumta dhe të qëndrueshme [1-6,9-10,26-27,29].
Shkrimi është përmbledhje e studimit të titulluar Surface Plasmon Resonance for HER2 Breast Cancer Detection – Technological Advances, Societal Benefits, and Environmental Considerations, përkthyer në shqip nga vetë autori. Referencat gjenden të cituara në studimin e plotë.
Vasil William Dhimitri është student i vitit të katërt në Universitetin e Torontos, me specializim në bioteknologji, biologji dhe kimi. Ai është nderuar me disa nga çmimet dhe bursat më të larta akademike në Kanada. Përveç arritjeve në studime, Vasili ka punuar si kërkues shkencor në University of Toronto Mississauga dhe si praktikant në disa institucione shëndetësore. Ai ka kontribuar gjithashtu si asistent pedagog dhe mentor për studentët e rinj, duke ndërthurur shkencën me edukimin dhe praktikën.